超低能耗建筑电气设计分析

超低能耗建筑电气设计分析

陈帅

上海华建工程建设咨询有限公司 上海 200000

摘要 本文对江浙沪地区超低能耗建筑设计标准文件中的电气内容进行了总结对比，并结合项目实例对超低能耗居住建筑的电气设计要点进行分析总结。

关键词 超低能耗；照明功率密度限制；规范标准；照明控制；设备节能；能耗计量；可再生能源利用。

Electrical Design Analysis of

Ultra Low Energy Consumption Buildings

Chen Shuai

[Shanghai Huajian Engineering Construction Consulting Co., Ltd. Shanghai 200000]  

Abstract:This paper summarizes and compares the electrical content in the design standard documents of ultra-low energy consumption buildings in Jiangsu, Zhejiang and Shanghai, and analyzes and summarizes the key points of the electrical design of ultra-low energy consumption residential buildings in combination with a project.

Key words： ultra-low energy consumption; Lighting power density limit; load class; Lighting control; Equipment energy saving; Energy consumption measurement; Renewable energy utilization.

0 引言

随着生活质量日渐提升，对能源的需求越来越高，能源和环境的矛盾越来越突出，建筑能耗总量的需求也不断加大。在双碳政策目标及绿色发展的大背景下，国家住房和城乡建设部在2015年10月发布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》（以下简称《国标导则》），随后各地也分别发布了关于超低能耗建筑的设计、评价、施工验收等标准文件。据笔者不完全统计，迄今为止，全国关于超低能耗建筑设计的相关标准文件已达到50多部。考虑全国各地区存在气候差异，以下笔者主要结合气候接近的华东地区的上海、江苏、浙江（以下简称“江浙沪地区”）标准文件，以上海首个超低能耗居住项目为例，就超低能耗居住建筑的电气设计，分享一点心得体会。

1 超低能耗建筑定义

超低能耗建筑的定义，当前发布的标准文件已做出了明确的解释。综合来讲，超低能耗建筑是指适应气候及场地条件，在利用被动式建筑设计和技术降低建筑的照明、空调、供暖需求基础上，通过主动技术措施提高设备与系统的效率，充分利用可再生能源，以更少的能源代价换来舒适的居住环境，使其室内居住环境参数和能效指标符合相关标准规定的建筑。

2 超低能耗建筑电气设计要点

江浙沪地区的相关标准文件发布情况如下：

江苏省2020年12月发布《江苏省超低能耗居住建筑技术导则（试行）》（以下简称《江苏导则》）。

浙江省仅台州市2022年6月发布《台州市超低能耗、近零（零）能耗建筑示范项目关键技术要求》（以下简称《台州要求》）。

上海市2019年3月发布《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》（以下简称《上海导则》）。

笔者综合上述超低能耗设计标准文件要求，总结整理“江浙沪地区”的超低能耗居住建筑电气设计要点如表1：

表1 超低能耗居住建筑电气设计要点

综上来看，“江浙沪”三地的标准，以《上海导则》要求最为详细，对超低能耗居住建筑的“照明”、“设备选型”、“能耗监测”、“可再生能源利用”都提出要求。浙江省仅台州市发布了《台州要求》，其在国标《近零能耗建筑技术标准》GB/T 51350-2019的基础上，对部分指标和措施做出具体明确。考虑到在设计时“地方标准”无明确要求时要以“国家标准”为准，而《国标导则》也在第一章中明确规定了“超低能耗建筑应至少满足《绿色建筑评价标准》的一星级要求，则浙江和江苏标准对于未规定的部分可以参考《国标导则》和《绿色建筑评价标准》来执行。

故除满足《绿色建筑评价标准》的一星级相关要求以外，对超低能耗居住建筑电气专业的设计要点总结如下：

1）照明节能方面

采用节能型灯具，优先选用LED光源；室内照明功率密度值（以下称LPD值）应达到现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2013规定的目标值或目标值的70%以下要求；公共区域的照明控制系统应采用分区、定时、感应等节能控制，宜采用智能照明控制；宜采用自然光导光系统或其它可利用自然光的方式。

2）设备节能方面

电梯应采用并联或群控等节能控制，选用节能型电梯。

3）能耗计量方面

对住宅建筑的公共区域能耗进行分类和分项计量；并宜对典型住户的生活热水、照明、空调等能耗进行分项计量。当采用可再生能源时，应对其发电量及供冷热量进行单独计量。

4）可再生能源利用

超低能耗居住建筑宜设置太阳能光伏发电系统

超低能耗建筑评价包含设计，施工，运行的评价。电气专业的设计评价阶段，主要包含措施和计算两方面。措施方面，评价标准需要检验超低能耗电气措施是否设计到位，主要是对施工图纸的检查；计算方面，施工图设计阶段，由设计和顾问单位完成建筑的年供暖空调、照明、生活热水、电梯的一次能源消耗量的计算，并应满足相关标准要求。

3项目案例

笔者有幸参加了上海市首个超低能耗住宅项目的设计工作。该项目经过评审专家组的多轮评审和调整，已通过了超低能耗建筑设计的专项评审。目前接近竣工验收阶段，各项工作仍正在顺利进行中。

该项目总建筑面积124237平方米，其中地上建筑面积63042平方米，地下建筑面积27957平方米。项目由12栋高层商品住宅楼和1栋保障房住宅、1栋4层公共服务用房组成。本次超低能耗建筑设计范围仅包含12栋商品住宅楼，均为17~18层的高层住宅，有建筑面积89/99/147㎡的三种户型，建筑均采用装配整体式剪力墙结构。

图1 项目总平面图

图2 项目效果图

该项目采用的电气节能措施主要有以下几点：

1）照明节能措施

采用高光效的节能LED灯具，户内各房间的设计照明功率密度达到现行国家标准《建筑照明设计标准》规定的目标值70%以下，具体照明功率密度控制指标如表2：

表2 户内房间照明功率密度设计标准

照明控制。楼梯间，走道，电梯厅等照明采用就地感应控制；门厅，地下车库等采用时间控制器集中控制，分区控制。

2）设备节能措施

该项目均为17/18层的高层住宅，住宅楼内配置的电梯，均采用带能量反馈的VVVF驱动系统类型节能电梯，以回收电梯运行中的势能，降低电梯能源消耗。

3）能耗监测与控制措施

该项目对住宅楼公共部位及地下车库的能耗进行分项计量，其中对电梯用电进行单独计量，并且在每栋楼内选择2户对其户内的供暖空调、照明配线设置计量表（户数不少于同种类型总户数2%），作为后期运行数据的分析。太阳能热水系统设置热量计量装置，进行单独计量。

以上是该超低能耗居住建筑项目电气设计中所采取的相关措施，经过评审专家组的评审意见，设计措施满足《上海导则》关于电气设计方面的要求；经设计及顾问团队计算，1~12#商品住宅楼的年供暖空调、照明、生活热水、电梯的一次能源消耗量均在55.99~58.62之间，满足《上海导则》的“不大于60kWh/(m²•a)”的要求。

4经验总结

超低能耗建筑评价是一个设计，施工，运行的全过程，其涵盖了设计要点的审查，施工质量的检验，运行管理的数据监测等各个方面。在这个过程中，电气专业涉及的要点虽然不多，但却起到了数据采集，并最终展示结果的重要作用，仍要引起广大设计师的注意。

由于是上海第一个超低能耗建筑，采用的标准也是试行版本，因此各方面工作也是在不断探索中去完成。笔者对设计过程中的一些经验总结如下：

1）照明功率密度限值在《建筑照明设计标准》GB50034目标值的70%以下。在与顾问单位，专家评审组多轮沟通后确定，该项目仅以住宅户内的照明功率密度来计入衡量标准，公共区域照明功率密度值仅满足规范目标值要求即可，但后续项目的设计功率密度的设计考量范围建议在设计前进行一次沟通确认，避免二次修改。另外有两点值得注意，一是户内属于精装修交付，所以其部分装饰性照明灯具（如灯带等），在照明功率密度值计算时仅按照一半的功率计入总功率即可；第二是新颁布实施的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021中对照明功率密度值也有要求，设计中应优先遵守。

2）公共区域能耗计量。应分类分项计量到位，不能有漏项，尤其注意对于可再生能源的计量。户内能耗计量，按标准要求计量户数不少于同类型总户数的2%，但设计过程中不能只满足于数量要求，为了满足测量数据的多样性需求，应分别根据户型、楼层、方位、楼栋来综合考量选择，力争能够覆盖不同的楼层高度，楼栋位置，住户朝向等条件，以满足测量数据的全面准确。另外，考虑商品房的出售因素，在户内箱设计时，应考虑计量表的安装空间，在选用计量表时也应尽量选择小型表，减少对户内装修效果的影响。并且考虑到客户生活信息的隐私性，该项目并没有选择实时监测数据的远传表，而是由物业定时来采集数据。

3）气密性方面。设备平台的外墙处通常会有插座或接线盒，在外墙安装时需要做气密性处理，具体可参考下列做法：

砌体墙上的插座或接线盒，要在墙体砌筑时预留孔槽，安装时先用石膏灰浆封堵孔槽，再嵌入线盒底座，使其密封；对于穿透建筑外部气密层的线管，应在预埋线管时，采用专用的密封胶带在接口处密封，同时将线管与接线盒接口处用石膏灰浆封堵密实；待穿线完毕后，再采用密封胶对管口进行封堵。

图3 电线盒气密性处理示意图

5结语

随着我国“双碳”目标的提出，对于超低能耗、近零能耗甚至是零能耗建筑的需求会越来越多。绿色建筑设计已经成为我们每一个建筑业从业人员必须面对的课题，希望本文的设计分享，能给大家带来一定帮助。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB/T50378-2019《绿色建筑评价标准》.北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》.北京：中国建筑工业出版社，2019。

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50034-2013《建筑照明设计标准》.北京：中国建筑工业出版社，2013

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》.北京：中国建筑工业出版社，2021

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《被动式超低能耗绿色建筑技术导则（试行）（居住建筑）》.北京：2006

[6] 江苏省住房和城乡建设厅. 《江苏省超低能耗居住建筑技术导则（试行）》.南京：2020

[7] 上海市住房和城乡建设管理委员会. 《上海市超低能耗建筑技术导则（试行）》.上海：2019

[8] 台州市住房和城乡建设局. 《台州市超低能耗、近零（零）能耗建筑示范项目关键技术要求》.台州：2022